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惑星大気テラヘルツ波放射過程理解のためのモデル構築及び実験室圧力幅測定

研究課題

研究課題/領域番号 21K13985
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

山田 崇貴  国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センター, 主任研究員 (00852261)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードテラヘルツ波 / 電磁波伝搬 / 分光測定 / 放射伝達モデル / 分子分光 / 火星 / 大気 / 火星大気 / 惑星大気科学 / リモートセンシング / 大気化学 / 惑星科学
研究開始時の研究の概要

テラヘルツ波はダストに対する高い透過性や昼夜観測が可能なことから、惑星大気観測において、これまでの太陽光などを光源とした紫外および赤外線帯域と相補的な観測が可能である。本研究ではテラヘルツ波帯を用いた観測において、より高精度な観測データ解析を可能にするため、測定誤差に起因する分子分光パラメータの測定のための装置開発及び、電磁波電波伝搬モデルの構築を行う。

研究成果の概要

テラヘルツ波を用いた惑星大気観測は、昼夜でのパッシブ観測、高空間・周波数分解能での測定が可能である。得られた観測スペクトルの解析には放射伝達モデルが必要であり、その精度は分光パラメータの精度にも依存している。本研究では、テラヘルツ波送受信機を用いた220-500GHz帯におけるガス分光システムの構築を完了し、高精度な周波数分解能と簡易なバンド幅設定を可能にした。また、火星大気に対しての電磁波伝搬モデルと逆解析アルゴリズムの開発を完了し、観測スペクトルから、実験室で取得された吸収強度及び圧力幅パラメータ等を用いて大気鉛直プロファイルの導出及びその鉛直分解能や誤差評価を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今後テラヘルツ波帯での分光観測機会が増加する中、高精度な観測に加え、高精度な圧力幅定数などの分光パラメータも重要となる。本研究では220-500GHzでの広帯域なガス分光測定を開発したことにより、測定データが不十分だった吸収線パラメータの取得が可能になった。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Belgian Institute for Space Aeronomy(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Observation Capability of a Ground-Based Terahertz Radiometer for Vertical Profiles of Oxygen and Water Abundances in Martian Atmosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Takayoshi、Baron Philippe、Neary Lori、Nishibori Toshiyuki、Larsson Richard、Kuroda Takeshi、Daerden Frank、Kasai Yasuko
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: 60 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/tgrs.2022.3152271

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ベクトルネットワークアナライザおよび周波数エクステンダーを用いたテラヘルツ波帯ガス吸収スペクトル測定装置の開発2023

    • 著者名/発表者名
      村上 謙熙, 山田 崇貴, 笠井 康子,金森 英人
    • 学会等名
      第28回 大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波気観測のための、実験室吸収分光測定2023

    • 著者名/発表者名
      山田 崇貴, 金森 英人
    • 学会等名
      第24回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波物性データベース構築2023

    • 著者名/発表者名
      山田 崇貴, 金森 英人, Wang Suyun, 笠井 康子, 宮本 英昭, 小林 真輝人, 竹村 知洋
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡による火星大気のCOおよびその同位体の観測と解析2023

    • 著者名/発表者名
      山田崇貴
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Contribution of chemical budget of δD-CH4 on δD-H2O in the equatorial lower stratosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Yamada, Fudai Saito, Seidai Nara, Tomohiro Sato, Kaley A. Walker, Yukio Nakano, Yasuko Kasai
    • 学会等名
      JpGU Meeting, 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Terahertz Emission of the Lunar Surface: Forward Modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Suyun, Takayoshi Yamada, Yasuko Kasai
    • 学会等名
      International Radiation Symposium 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current Status of a Development of Atmospheric Terahertz Radiation Simulator (ATRASU) Including Non-LTE Effects for Future Terahertz Space Missions2022

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Yamada, Wang Suyun, Yasuko Kasai
    • 学会等名
      International Radiation Symposium 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A THEORETICAL ERROR ANALYSIS OF A GROUND-BASED TERAHERTZ RADIOMETER FOR VERTICAL PROFILES OF OXYGEN AND WATER ABUNDANCES IN MARTIAN ATMOSPHERE FOR FUTURE MICRO SPACECRAFT2022

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Yamada, Philippe Baron, Lori Neary, Yasuko Kasai
    • 学会等名
      44th COSPAR Scientific Assembly 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TERAHERTZ SCATTERING AND EMISSION FROM THE LUNAR SURFACE2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Suyun, Takayoshi Yamada, Kun-Shan Chen, Yasuko Kasai
    • 学会等名
      International Geoscience and Remote Sesning Symposium 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TSUKMI: Forward modeling for lunar terahertz exploration2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Suyun, Takayoshi Yamada, Yasuko Kasai
    • 学会等名
      Committee on Space Research 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中緯度帯成層圏下部のメタン酸化によるδD-H2O寄与の観測2022

    • 著者名/発表者名
      山田崇貴、菊池初実、佐藤知紘、Kaley A. Walker、中野幸夫、吉田尚弘、笠井康子
    • 学会等名
      第27回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波物性データベース構築のための実験室測定システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      山田崇貴、金森英人、宮本英昭、小林真輝人、竹村 知洋、笠井康子
    • 学会等名
      第 66 回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] サブミリ波帯大気放射モデルを利用したALMA 火星COデータの解析2021

    • 著者名/発表者名
      山田崇貴(情報通信研究機構), 飯野孝浩(東京大学), 佐川英夫(京都産業大学), 笠井康子(情報通信研究機構)
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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